为什么最大速度是光速

Posted 2022-07-05 柳鲲鹏

转自某回答。

　　实上我们谈光速不是很准确，这涉及到什么是光。我们在物理上讨论的其实是信息的传播（物质的相互作用）速度有没有上限，也就是是否存在超距作用。目前人类的所有实验都没有发现过超距作用，因而我们相信世界上是有一个信息传播速度极限的。

-----------------------------------下面是一些废话，可以略过

　　数学上这样的一种系统成庞加莱对称。数学上我们可以证明，庞加莱对称系统中速度上限是守恒的。对于所有惯性参考系，速度上限都是完全一样的。我们用c来代表这个最高速度。

　　庞加莱群中生成元 P对应的不变量，四维动量 满足质能方程： ，或者用大家更熟悉的写法 。当动量为零，也就是静止时，质能方程就变成了满大街都印了的那种。

　　由自由粒子的拉格朗日方程可知

----------------------------------重点在下面

　　当粒子的质量为0的时候， ，所以 。意思就是说，如果信息的传播存在一个最高值，那么这个最高值在所有惯性系中都是一样的，而所有没有质量的粒子都必然以最高速度运动。而光子就是这样一种没有质量的粒子。因为光速是很容易测的，所以我们就叫这个最高速“光速”。而我们测到的光速是有限值的，这又印证了信息存在最高传播速度的假设

--------------------------------- 再补充一点

　　庞加莱对称还有另外一层意义。如果世界上不存在一个最高速度，那物理定律会满足伽利略群对称，在这种情况下物理定律随坐标系的移动速度变化，也就是说世界上存在一种绝对静止坐标系，会区别于其他惯性系。以太思想就是基于这种假设。这个假设被迈克尔逊干涉实验否决了。这是速度有极限的另一个佐证。